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PREVISIONE STAGIONALE INVERNO 2014-15 SU BASE OPI

1. Premessa

Attualmente il principale strumento di cui si dispone per la formulazione di previsioni stagionali di lungo periodo, è costituito dagli output dei modelli climatici accoppiati che producono, sostanzialmente, delle informazioni sullo scostamento dalle medie climatiche dei parametri atmosferici principali mediati sull’intera stagione. Detti modelli, pur fornendo delle ipotesi di carattere generale sulla stagione e non delle informazioni utili alla formulazione di una previsione in senso stretto, presentano comunque uno skill piuttosto basso. Per quanto riguarda la prossima stagione invernale, tali output modellistici stagionali sono sostanzialmente concordi nell’identificare una stagione dominata da flussi mediamente temperati ad elevato indice zonale, con anomalia termica positiva su quasi l’intera fascia territoriale posta alle medie latitudini.

Accanto a questi sono stati sviluppati, di recente, degli studi a carattere euristico-statistico, che hanno evidenziato delle importanti similarità tra alcuni fenomeni legati alla circolazione atmosferica del mese di ottobre e l’evoluzione della stessa nel corso del trimestre invernale. Tra questi uno dei più importanti è lo studio condotto dal team di ricerca guidato dal Prof Judah Cohen, che ha portato alla definizione dell’indice SAI (Cohen 2011), il quale evidenzia una correlazione molto elevata tra la velocità di avanzamento della copertura nevosa sulle zone euroasiatiche nel mese di ottobre e l’Oscillazione Artica media che si registra nel successivo trimestre invernale (DJF AO). A quest’ultimo proposito, una conoscenza affidabile anticipata dell’Oscillazione Artica consente, soprattutto per alcune delle regioni che costituiscono i maggiori centri popolazione del mondo occidentale (Europa centro-occidentale, Nord America), di fornire buone indicazioni su alcune caratteristiche rilevanti del trimestre invernale.

Il nostro gruppo di ricerca, partendo da queste premesse, ha sviluppato un altro indice (OPI – October Pattern Index) il quale sintetizza direttamente alcune caratteristiche chiave dello schema circolatorio ottobrino e che appare in correlazione ancora più elevata (r ≈ 0.9) con la DJF – AO. Dagli hindcast effettuati scaturisce inoltre un’elevata corrispondenza tra valori dell’indice OPI fortemente negativi e valori dell’indice AO negativi, cui si associano prevalentemente stagioni invernali con valori termici e pressori inferiori alla norma climatica sull’Europa centro-occidentale e sugli Stati Uniti centro-orientali. Questo accade perché l’indice AO è rappresentativo della zonalità del flusso che, se bassa o assente, è a sua volta indice della prevalenza di flussi disposti lungo i meridiani, con attività d’onda pronunciata e maggiore interessamento del getto polare sui territori posti alle medie latitudini.

È importante precisare che, essendo l’OPI correlato con l’Oscillazione Artica media trimestrale, disponendo dell’informazione relativa al suo solo valore finale, non risulta semplice trarre informazioni sui tempi e i modi con cui detti flussi meridiani si realizzano. Tuttavia la modalità con cui l’indice è andato assumendo il suo valore finale ci da comunque la possibilità di formulare delle ipotesi anche sulle diverse fasi principali cui andrà soggetta la circolazione atmosferica nel corso dell’inverno. Inoltre, essendo l’OPI costituito dalla “somma” di più fattori, ciascuno dei quali riassume una specifica caratteristica del pattern di ottobre, una loro analisi più approfondita ci permette di trarre ulteriori considerazioni sulle maggiori peculiarità in merito alle fasi meridiane più salienti. Infine, gli ultimi sviluppi della nostra ricerca risultano proprio mirati ad ottenere delle informazioni di ancor più elevato dettaglio sull’evoluzione della stagione invernale.

Nel presente articolo presentiamo quindi la previsione stagionale per l’inverno 2014-15 elaborata sulla base dell’indice OPI ed, in generale, degli studi sviluppati dal nostro team di ricerca.

2. Analisi dell’indice OPI

L’indice OPI chiude al termine di ottobre su un valore molto basso ed inferiore alla soglia -2. In particolare si tratta del secondo valore più basso registrato dal 1976 ad oggi, secondo solo all’ottobre del 2009 (-3.3).

Fig. 1 – Resoconto finale dell’indice OPI; l’indice chiude su un valore molto negativo
e pari a -2.12, con fattore di ellitticizzazione neutro ed angolo medio del
VP estremamente elevato (f≈ 25°).

In base alla correlazione sopra detta, un simile valore dell’indice OPI suggerisce un AO medio trimestrale estremamente basso, e dunque un Vortice Polare Troposferico mediamente molto disturbato nel corso dell’inverno, con conseguente ingerenza del getto polare sulle medie latitudini (basso campo di geopotenziale). Si prevede dunque un inverno in generale più freddo e perturbato sui continenti del nord emisfero, con particolare riferimento a quelli situati alle medie latitudini. Per quanto concerne l’area europea questa dovrebbe essere interessata da un esteso campo di geopotenziale ben negativo ed inferiore inferiore alla norma. Gli hindcast effettuati indicano inoltre che gli inverni caratterizzati da un Oscillazione Artica fortemente negativa, risultano mediamente più freddi in particolare su Regno Unito, Paesi Bassi, Francia e Germania.

Fig. 2 – Media delle Anomalie geopotenziali (500 hPa) e termiche (850 hPa) sull’Europa e sul Nord America registrate al termine dei trimestri invernali contraddistinti da un oscillazione artica media (DJF AO) inferiore a -1.5.

Come detto in fase di introduzione, l’analisi approfondita dei singoli fattori di cui si compone l’indice OPI, ci permette di trarre ulteriori considerazioni. In particolare si può osservare come l’asse medio del vortice risulti particolarmente elevato (f≈ 25°), ovvero disposto ortogonalmente alla linea immaginaria che congiunge i due oceani maggiori (Pacifico e Atlantico), nonché un’anomalia ben positiva del geopotenziale (500 hPa) sul settore artico (zona Mar di Kara-Barents). Tali fattori indicano, per le fasi di massima attività d’onda, delle dinamiche invernali caratterizzate da una discreta attività simultanea di entrambe le onde planetarie maggiori, con tendenza allo split del Vortice Polare Troposferico, secondo un asse più o meno in linea con quello calcolato nel mese di ottobre. Le fasi successive a detta dinamica di innesco, sarebbero seguite da periodi caratterizzati da indice zonale basso o negativo, con rotazione d’asse e spiccata attività dell’onda in Atlantico. Questo veicolerebbe sull’Europa masse d’aria fredda di origine artica/artica continentale. Con particolare riferimento alla zona europea, l’analisi dell’evoluzione dell’indice OPI e del pattern di ottobre in generale, ci indica che una prima fase antizonale a carattere freddo dovrebbe manifestarsi con buona probabilità già nella prima parte invernale, seguita poi da un periodo contraddistinto da una ripresa del getto in nord atlantico e da una circolazione più temperata ma al tempo stesso perturbata. Tale periodo più zonale sarebbe poi interrotto da una nuova ripresa dell’attività d’onda in nord Atlantico, con ripristino di una circolazione di natura fredda sul continente; a differenza della prima, questa seconda fase fredda potrebbe essere contraddistinta da un regime di minore antizonalità, con maggiore capacità di sprofondamento meridionale delle masse artiche.

3. Conclusioni

Sulla base delle considerazioni sopra esposte, l’inverno 2014-15 dovrebbe vedere un Vortice Polare estremamente disturbato, con frequenti scambi meridiani ed incursioni del getto artico verso le medie latitudini. L’analisi complessiva dell’OPI indica dunque la possibilità di assistere ad una stagione invernale caratterizzata da un campo di geopotenziale fortemente negativo in area europea, il quale si tradurrebbe in un regime climatico moderatamente più perturbato della norma. Sebbene l’assetto generale del pattern circolatorio di ottobre non indichi, nel complesso, un inverno particolarmente rigido, si evidenziano comunque diversi episodi freddi con risvolti nevosi sui territori europei e su quelli degli States centro-orientali. A supporto di una tesi di questo tipo (a livello generale) è lo stesso indice SAI, il quale chiude anch’esso su un valore indicante un Vortice Polare invernale mediamente molto disturbato.

Le differenze che emergono tra la nostra analisi previsionale e quella che scaturisce dai principali modelli climatici di previsione stagionale, introducono senz’altro elementi di incertezza, ma allo stesso tempo forniscono un ulteriore elemento di stimolo nonché di confronto tra due diversi approcci per l’elaborazione delle previsioni stagionali invernali.

Fonte :  http://app.til.it/opi/cmtit.aspx

Il dott. Judah cohen entra in collaborazione col progetto opi+implementazione new software

Vi abbiamo dato appuntamento ad oggi per rendervi partecipi di una notizia straordinaria, che abbiamo grande piacere di condividere insieme a voi. Ci scusiamo dell’eccessiva attesa, ma per motivi logistici ci siamo visti costretti a rimandare il tutto a stamani.

Lo studio dell’OPI ha avuto notevole risonanza all’estero, con particolare riferimento agli USA, dove addirittura è stato citato da alcune emittenti radiotelevisive (tra cui l’NBC), attirando la curiosità del mondo scientifico. A tal proposito siamo stati contattati, ed è questa la notizia di cui volevamo rendervi partecipi, da uno dei massimi esponenti di questo settore: parliamo di Judah Cohen.

Il Dott. Judah Cohen gode di una grande reputazione nell’ambito accademico e scientifico mondiale, ricomprendo cariche di alto prestigio nel settore di coordinamento, ricerca e prevenzione dei fenomeni atmosferici negli USA.

In particolare da diversi anni è Direttore della Sezione “Previsioni Stagionali” presso l’AER (Atmospheric and Environmental Research) , affiliato con il Dipartimento di Ingegneria Civile nel Massachusetts Institute of Technology (MIT). Inoltre lavora in collaborazione con la NASA , il NOAA ed il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, è membro della American Meteorological Society (AMS) e dell’American Geophysical Union (AGU) ed ha conseguito il Dottorato di Ricerca presso la Columbia University di New York.

Da sempre impegnato nello sviluppo delle previsioni stagionali ,si è particolarmente distinto ed affermato in tutto il mondo per i suoi studi sull’importanza della copertura nevosa euroasiatica come fattore predittivo per la stagione invernale. Tra le sue svariate pubblicazioni quella più conosciuta è quella relativa alla scoperta dell’indice SAI (”Snow Advanced Index” calcolato in ottobre) che possiede una elevata correlazione con il valor medio del più importante e descrittivo indice della stagione invernale, ovvero l’AO(“Arctic Oscillation”).


Nella fig. 1 è mostrata la correlazione tra il SAI, calcolato sull’innevamento al di sotto del 60^ parallelo sul settore euroasiatico che si verifica nel mese di ottobre , e l’AO del successivo quadrimestre invernale DJFM . La correlazione risulta molto elevata e pari all’81%.

Il suo interesse per l’indice OPI, come egli stesso ci ha riferito, è derivato dal grande scalpore che ha suscitato oltre i confini Italiani, sia in Europa che negli Stati Uniti, e soprattutto per l’attinenza con il suo indice SAI, sia in riferimento al periodo temporale di calcolo dell’indice, che per l’elevata correlazione con l’indice AO (addirittura superiore al SAI). Cohen ci ha proposto da subito una collaborazione in merito a queste tematiche, collaborazione che porteremo avanti con grande entusiasmo e determinazione, e con l’obbiettivo comune di migliorare sempre più i modelli nell’ambito delle previsioni stagionali invernali.

Il nostro primo incontro avverrà in primavera, quando Cohen verrà a trovarci in Italia, mentre nella fase successiva saremo noi a partire per gli USA, con destinazione Atmospheric and Environmental Research(AER).

Uno dei principali obiettivi che ci siamo posti di raggiungere con Cohen, è quello di sviluppare la tematica inerente la previsione relativa alle sottofasi stagionali a partire dall’andamento medio della stagione invernale stessa (sviluppo temporale delle principali fasi invernali), ovvero di cercare di individuare, già da fine ottobre, le caratteristiche salienti dell’andamento dell’attività d’onda planetaria del successivo trimestre invernale.

A questo proposito abbiamo scoperto già da tempo una notevole corrispondenza, in base alla quale abbiamo poi tracciato la previsione concernente il presente inverno (stagione invernale 2013-2014) ma che non era presente nel precedente studio. Infatti solo da poco siamo riusciti ad implementare su uno specifico software di calcolo la funzione che riproduce l’andamento dell’attività d’onda troposferica nel corso dell’inverno. Sebbene il calcolo necessiti di ulteriori sviluppi (nonché correzioni), vi mostriamo l’elaborazione inerente la presente stagione:


Nella fig. 2 è mostrata l’andamento, desunto dalle nuove elaborazioni, dell’attività d’onda planetaria caratterizzante il trimestre invernale 2013-2014.

Grazie a questo grafico, assieme alle informazioni relative all’allocazione ed al grado di intrusività delle onde planetarie (vedi prima pubblicazione), si possono trarre importanti e “dettagliate” indicazioni non solo a livello medio generale ma anche in termini temporali, individuando le principali sottofasi nel corso dell’intera stagione.

Quest’anno ad esempio si nota chiaramente come a livello troposferico (la nostra ricerca ci consente di individuare direttamente i risvolti troposferici, senza dover passare minimamente per i complessi e talvolta astrusi ragionamenti in merito alle dinamiche di interazione tropo-stratosferica), dopo una primissima fase di maggiore attività d’onda (fine novembre-inizio dicembre), si sarebbe avuto un rapido indebolimento della stessa, che avrebbe portato il vortice polare a raggiungere un discreta compattezza già intorno a metà dicembre.

Fatto salvo un temporaneo nonché flebile disturbo intorno a fine dicembre (quando potremmo assistere ad un temporaneo abbassamento del getto alle medie latitudini), la massima compattezza del VP potrebbe essere raggiunta a Gennaio (soprattutto prima parte). Successivamente invece, e quindi a partire dalla seconda metà del mese, si potrebbe assistere ad un primo debole rafforzamento dell’attività d’onda planetaria che culminerebbe a febbraio (grossomodo tra la fine della prima decade e la seconda).

A tal proposito, il pattern generale che dovrebbe contraddistinguere questa nuova fase prettamente artica è quello ben spiegato nell’OUTLOOK ufficiale uscito ad inizio novembre. Pertanto si prevede un’elevata possibilità di assistere per questo periodo ad una o più discese molto fredde in grado di spingersi più ad ovest grazie ad una maggiore capacità intrusiva dell’onda atlantica rispetto alla prima fase invernale (anche se le zone maggiormente favorite rimarrebbero quelle centro-orientali). Vista la direttrice Nord-Orientale, nelle fasi culminanti potremmo essere interessati da termiche rilevanti (anche -10/-15 a 850 hPa).


La fig. 3 mostra le anomalie di geopotenziale alla quota di 500hpa che potrebbero caratterizzare la fase artica di febbraio con un onda atlantica (hp delle azzorre) moderatamente più intrusiva verso il polo, rispetto alla configurazione di fine Novembre-prima fase di Dicembre, ed dunque in grado di favorire una maggiore estensione delle correnti fredde verso le aree più occidentali.

Per quanto riguarda la prima fase appena trascorsa, è da annotare un’elevata performance del nostro modello previsionale. In particolare si prevedeva che uno dei massimi dell’attività d’onda planetaria (fasi di maggiore stampo invernale) si avesse nelle battute iniziali dell’inverno (fine novembre-prima fase di dicembre) con un avvio incisivo e precoce della stagione invernale su diverse zone alle medie latitudini (con particolare riferimento agli USA ed all’ Europa balcanica/orientale). Tuttavia, come ben previsto (a partire dall’attenta analisi del pattern di ottobre), “una simile configurazione d’onda planetaria (wave 1 e 2) ha favorito una discreta compattezza del VP ed una limitata capacità intrusiva d’onda atlantica”, sebbene in una delle “fasi di massima espressione d’onda planetaria”. In altre parole, sebbene nel corso di una delle fasi di massima oscillazione del getto (discese fredde), “l’Anticiclone delle Azzorre, in presenza di una forte anomalia negativa polare centrata tra Scandinavia settentrionale e mare di Kara, non è riuscito a penetrare sino alle latitudini più settentrionali rimanendo più centrato tra Isole Britanniche e Penisola Scandinava, in un contesto di AO comunque tra il neutro ed il positivo.


La fig. 4 mostra l’andamento della AO. Da questa si vede come nella prima parte invernale, sebbene in uno dei periodi di massima attività d’onda della stagione, la AO si sia mantenuta comunque su valori tra il neutro ed il positivo.

Per ciò che attiene in particolare il discorso europeo, in questa primissima fase invernale si è registrata costantemente “un’ onda atlantica non intrusiva alle latitudini più settentrionali e dunque centrata ad ovest del continente (grossomodo Gran Bretagna) ed un flusso in scorrimento sul suo bordo orientale, tendendo ad interessare maggiormente le zone dell’est europeo e dell’area balcanica. In riferimento al nostro Paese, nel caso di configurazioni come quella descritta, le zone più coinvolte sono quello del medio e basso adriatico”. Di seguito si riporta la carta di reanalisi del NOAA relativa alla prima fase invernale (fine novembre-prima parte di dicembre):


fig.5

Da questa (fig.5)possiamo notare come effettivamente l’onda atlantica sia risultata poco intrusiva e si sia posizionata a ridosso del continente europeo, tra Gran Bretagna e Penisola Scandinava, favorendo discese artiche dirette principalmente sull’est europeo e sui Balcani.

Con particolare riferimento al nostro paese, il periodo più favorevole si è avuto a fine novembre quando molte zone del medio basso adriatico sono state investite da intense correnti di estrazione polare che hanno portato nevicate intense a quote collinari con episodi nevosi che hanno interessato anche le zone costiere.


Fig.6 : La carta mostra le anomalie alla quota geopotenziale di 500 hPa che si sono avute a fine novembre. Da queste si nota come un intenso nucleo gelido in discesa da nord-est abbia interessato l’Italia.

Quella che segue(fig.7) invece è la carta proposta nell’OUTLOOK in riferimento alle fasi artiche culminanti per il periodo in esame:


Fig.7

L’entusiasmo ed il forte interesse che hanno suscitato lo studio dell’OPI  soprattutto negli USA, ci ha spinto a redigere un OUTLOOK anche per il Nord America (http://www.americanwx.com/bb/index.php/topic/41639-seasonal-winter-20132014-forecast-based-on-opi-index/).

Anche in questo caso le performance sono molto elevate in quanto per lo stesso periodo si era previsto di un inizio della stagione invernale incisivo grazie ad un forte anticiclone delle Aleutine in elevazione sul Golfo d’Alaska favorevole ad intense discese gelide dirette principalmente sugli stati centrali ed orientali del continente americano:


Fig.8 : La presente carta è tratta dall’OUTLOOK e relativa all’america settentrionale , pubblicata sul sito “American Weather”


Fig.9: La carta mostra le anomalie alla quota Geopotenziale di 500 hPa che si sono avute in questa prima fase invernale (fine Novembre – prima parte di Dicembre).

Per quanto riguarda la fase immediatamente successiva a quella iniziale sopra dibattuta, nell’OUTLOOK si diceva che già intorno alla metà del mese di dicembre “si sarebbe aperto il periodo di massima intensità del VP (attività d’onda debole/assente)…”.


La fig. 10 mostra l’andamento della AO. Si vede che dopo questa prima fase di maggiore “debolezza” del vortice polare inizia a concretizzarsi la massimo di rinforzo con la AO tendente a valori estremamente elevati.

E’ senz’altro troppo presto per trarre conclusioni in merito a questo inverno, tuttavia possiamo già affermare di essere estremamente orgogliosi che una delle persone più brillanti, importanti ed affermate del pianeta nell’ambito scientifico, Judah Cohen, ci abbia contattato per svolgere una collaborazione che speriamo ci porterà, dopo la sua visita in Italia nella quale discuteremo insieme i programmi e gli obiettivi da raggiungere, a dibattere queste affascinanti tematiche negli ambienti delle più prestigiose università americane nelle quali egli insegna e con cui collabora: Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston e la Columbia University di New York.

In conclusione ci teniamo a precisare che non si tratta di un successo meramente personale, in quanto frutto del lavoro che in molti hanno svolto e portato avanti in questi anni, suscitando sempre più interesse e proficui dibattiti in merito a questi argomenti decisamente ostici e prima sconosciuti nel Paese. E qui ci rivolgiamo soprattutto ai pionieri forumisti delle teleconnessioni che, per pura e semplice passione, hanno promosso ed incoraggiato lo studio di una materia che in Italia aspetta ancora il giusto riconoscimento a livello ufficiale . Insomma, non si può che definire il coronamento del “sogno” della collettività dei meteo appassionati italiani.

Con l’occasione ci teniamo ad augurare a voi tutti un felice Natale ed un sereno anno nuovo.

Riccardo Valente, Alessandro Pizzuti, Filippo Casciani ed Andrea Zamboni membri del Center for Study on Climate and Teleconnections di “Centro Meteo Toscana”

Previsione stagionale per l’inverno 2013/2014 su base OPI

Pubblichiamo oggi la previsione stagionale, relativa al prossimo inverno, elaborata da Riccardo Valente, Alessandro Pizzuti, Filippo Casciani e Andrea Zamboni del Centro Meteo Toscana, sulla base del nuovo indice predittivo OPI, frutto della recente scoperta in merito alla stretta corrispondenza tra pattern ottobrino e pattern invernale (“October Pattern Index”- Un nuovo indice altamente predittivo per la stagione invernale”).
 

Nel presente articolo proponiamo la proiezione stagionale per l’inverno 2013-2014, elaborata sulla base del nuovo metodo previsionale derivante dalla recente scoperta in merito alla corrispondenza tra pattern ottobrino e pattern invernale, a partire dalla quale è stato possibile sviluppare il nuovo indice predittivo OPI (“October Pattern Index – Un nuovo indice altamente predittivo della stagione invernale”).

Prima di procedere con la previsione è doveroso fare una premessa. Le previsioni stagionali invernali costituiscono da sempre un motivo di grande attrazione per i meteo appassionati (e non solo). Tuttavia,  forse proprio a causa di tale euforia, spesso ci si dimentica del vero significato dei forecast stagionali, i quali sono da considerare come uno strumento finalizzato all’elaborazione di un quadro generale dell’evoluzione a “macroscala”, in grado di fornire le informazioni principali sulle dinamiche salienti  della stagione. Inoltre, sfruttando la scarsissima capacità predittiva nelle previsioni stagionali (perfino i forecast elaborati degli enti ufficiali faticano a raggiungere risultati lontanamente affidabili), tale “euforia” viene sfruttata da alcuni soggetti che, ogni anno di questi tempi, ci mettono in guardia dall’inverno più freddo degli ultimi 100/1000 anni, con il solo scopo di catturare l’attenzione dei lettori.

Nel presente articolo, sebbene ci troviamo in una fase molto prematura della stagione (siamo ancora in pieno autunno), proviamo a tracciare una proiezione della prossima stagione invernale in maniera più oggettiva e distaccata possibile sulla base del nuovo modello previsionale OPI, che in riferimento ad un esteso campione di anni, si è rivelato come il modello di gran lunga più affidabile nell’elaborazione dei forecast stagionali invernali.

Partiamo anzitutto dal valore che ha fatto registrare l’OPI al termine del mese di Ottobre appena trascorso: esso si attesta su un valore decisamente elevato e pari ad +1,6. Un simile valore ci suggerisce un trimestre invernale contraddistinto mediamente da un vortice polare molto compatto (valore dell’AO medio trimestrale oscillante su valori prossimi/superiori a +1). In queste condizioni (AO elevato) le correnti occidentali (westerliess), connesse all’attività ciclonica del vortice polare (VP), risultano più intense nonché più frequentemente confinate alle latitudini settentrionali. Tale “anello di forti venti” che circolano intorno al Polo Nord, tende a relegare l’aria fredda al di sopra delle regioni polari determinando un regime più stabile di alta pressione alle medie latitudini. Con riferimento al territorio europeo, detta situazione porta ad avere, mediamente, un anticiclone delle Azzorre disteso sui paralleli e dunque spesso invadente sulle regioni centro occidentali del continente, determinando nel complesso un regime di stabilità atmosferica superiore alla norma.

Figura n°1

Fig.1.  Nella presente figura viene mostrato l’ ”assetto” delle anomalie geopotenziali europee, alla quota di 500 hPa, che si registra al termine dei trimestri invernali contraddistinti da  valori di AO medio elevati (prossimi o superiori a +1). Le anomalie positive sono appunto dovute ad un anticiclone delle Azzorre mediamente poco meridianizzato e pertanto più invadente sull’Europa centro-occidentale.

Da un siffatto regime anticiclonico per le regioni centro-occidentali europee ne deriva inevitabilmente sia un quadro termico superiore alla norma che un quadro pluviometrico inferiore alla norma. In queste condizioni solo l’Europa orientale/sud orientale, trovandosi sul  bordo del campo anticiclonico, risente di una circolazione marcatamente fredda (se non gelida) e più dinamica.

La riprova di quanto si qui detto deriva dall’analisi riguardante le anomalie dell’altezze geopotenziali sul polo geografico, che ci forniscono ampie indicazioni circa la salute del vortice polare su tutto il suo profilo isobarico:

 Figura n°2

Fig.2.  La figura mostra le anomalie dell’altezza dei geopotenziali sull’intera colonna dell’area polare.

 A tal proposito, la particolare dinamica che ha caratterizzato la prima parte del mese di ottobre innescherà una progressiva risposta stratosferica tra Novembre e Dicembre ascrivibile ad un progressivo rinforzo del vortice polare stratosferico (TST event). Le conseguenze sono appunto un forcing primario in direzione di un vortice polare compatto e scarsamente modulabile(ESE cold), così come l’indice OPI ha brillantemente espresso.

 Figura n°3

 Fig.3.  In questa immagine si evidenzia la divergenza dell’onda planetaria ed il progressivo approfondimento del vortice polare stratosferico per la conservazione del suo momento angolare.

Fin’ora è stato fatto riferimento al quadro medio complessivo dell’inverno e si è visto come esso risulti caratterizzato mediamente da una debole attività d’onda planetaria e dunque da un VP forte e poco disturbato. Tuttavia nell’arco dell’intera stagione potremmo assistere comunque a delle fasi circoscritte contraddistinte da una maggiore attività d’onda planetaria e dunque favorevoli ad una più marcata oscillazione del getto durante le quali , il continente europeo, potrebbe essere interessato da colate di aria fredda che non possiamo escludere anche di matrice fortemente continentale grazie alla particolare disposizione delle ondulazioni a livello emisferico.

A quest’ultimo proposito, come specificato all’interno della nostra ricerca, dall’attenta analisi dell’OPI e del pattern ottobrino da cui esso deriva, è possibile addirittura dedurre informazioni abbastanza dettagliate in merito alle caratteristiche salienti delle discese fredde sopra dette. A tale scopo riportiamo anzitutto la carta di reanalisi relativa alle anomalie geopotenziali alla quota di 500 hPa registrate, a scala emisferica, nel corso dell’intero mese di ottobre:

Figura n°4

 Fig. 4. Nella seguente figura vengono mostrate le anomalie di geopotenziale a livello emisferico, alla quota di 500 hPa, relative al mese di Ottobre 2013.

Da un’attenta analisi della carta le caratteristiche principali del pattern ottobrino risultano essere le seguenti:

1)      asse medio del vortice (linea nera) discretamente inclinato e posto in corrispondenza della congiungente il Labrador e Siberia orientale; la posizione dell’asse, esattamente come il valore dell’indice OPI, costituisce un elemento di output del software “Telemappa Next Generation”;

2)      fattore di ellitticizzazione molto basso sintomo di una scarsa stazionarietà/intrusività d’onda planetaria;

Inoltre, in virtù della stretta corrispondenza tra il pattern medio ottobrino ed il modello circolatorio caratterizzante i singoli episodi più cruciali che si verificano nel corso dell’inverno successivo (episodi “chiave” in cui si registra la massima attività d’onda planetaria per lo specifico inverno), dalla precedente carta ed in considerazione dell’asse medio mensile (linea nera), è possibile dedurre le caratteristiche principali dei più importanti episodi di stampo invernale. In particolare si nota un’onda pacifica (wave 1) traslata, rispetto alla sua sede naturale, sul settore occidentale del nord Pacifico (Golfo d’Alaska) e l’onda atlantica (wave 2) in posizione simmetrica, rispetto all’asse, addossata sull’atlantico orientale (Gran Bretagna- penisola Scandinava).

Una simile configurazione d’onda planetaria (wave 1 e 2) indica una discreta compattezza del VP ed una limitata capacità intrusiva d’onda (con particolare riferimento all’onda 2) anche nelle fasi di massima espressione d’onda planetaria. Volendo utilizzare una terminologia meno tecnica, anche nel corso delle fasi di oscillazioni del getto (discese fredde), l’anticiclone delle Azzorre non riuscirebbe a penetrare sino alle latitudini più settentrionali rimanendo più centrato tra Isole Britanniche e Penisola Scandinava, in un contesto di AO comunque tra il neutro e positivo. D’altronde l’elevato valore dell’OPI, nonchè la presenza di una forte anomalia negativa polare centrata tra Scandinavia settentrionale e  mare di Kara, supportano la tesi sopra esposta favorevole ad uno schema circolatorio non in grado di prevedere un’onda atlantica (wave 2) eccessivamente intrusiva sino alle latitudini più settentrionali in un contesto comunque di AO neutro/positivo.

In queste situazioni, dove l’onda atlantica si mantiene su latitudini meno settentrionali e dunque centrata ad ovest del continente (Gran Bretagna – Penisola Scandinava) l’aria fredda, che scorre sul suo bordo orientale dell’anticiclone, tende ad interessare maggiormente le zone dell’est europeo e l’area balcanica. In riferimento al nostro Paese, nel caso di configurazioni come quella descritta, le zone più direttamente coinvolte (soprattutto in termini precipitativi) sono quello del medio e basso adriatico anche se non è da escludersi un interessamento più esteso del territorio. La seguente figura ritrae a grande linee il pattern circolatorio descritto.

Figura n°5

Fig.5. La carta rappresenta una tipologia di schema simile a quello esposto. Le anomalie si riferiscono alla quota geopotenziale di 500 hPa. Da questa si vede un anticiclone delle Azzorre non troppo meridianizzato e ben centrato tra la Gran Bretagna e la parte meridionale della Penisola Scandinava, con le correnti artiche dirette principalmente sull’area balcanica e sul l’Italia centro-meridionale.

Vista la direttrice nord orientale delle discese artiche, queste potrebbero assumere caratteristiche anche rilevanti soprattutto in termini di termiche al suolo. Inoltre nella fase successiva di chiusura in cut-off, il movimento retrogrado delle gocce fredde ed eventuali “agganci” con infiltrazioni di flussi umidi occidentali, potrebbero estendere gli episodi nevosi anche ad altri settori del paese. Infine il mantenimento di circolazioni basse secondarie potrebbero garantire, anche nella prima fase di maggiore ripresa del getto atlantico, il mantenimento di  temperature discretamente basse per un periodo più lungo. Tuttavia trattandosi di una previsione stagionale, gli aspetti legati alle precise dinamiche e agli esatti movimenti delle figure bariche (collocazione dei minimi pressori, ) da cui dipenderanno poi le esatte vicissitudini meteo sull’intero territorio nazionale, non sono oggetto di questa analisi e verranno discusse nelle appropriate sedi di nowcasting a breve distanza dagli eventi .

Infine, riguardo alla tempistica generale, l’analisi del pattern ottobrino suggerisce che queste fasi di massima attività d’onda planetaria (fasi di maggiore stampo invernale), dovrebbero collocarsi una nelle battute iniziali dell’inverno (fine novembre-prima fase di dicembre) e la seconda tra fine gennaio e febbraio. A questo proposito, l’attenta analisi dell’evoluzione del pattern ottobrino, suggerisce un avvio precoce ed abbastanza incisivo della stagione invernali. Tuttavia subito dopo questa prima fase si aprirebbe il periodo di massima intensità del VP (attività d’onda debole/assente) che dovrebbe riuscire a protrarsi fin verso la parte conclusiva di gennaio, favorendo un lungo periodo mediamente mite e stabile sulle aree centro-occidentali del continente.  Solo tra fine gennaio ed inizio febbraio si dovrebbe assistere ad una ripresa, inizialmente debole, dell’attività d’onda planetaria con ripristino di condizioni più consone alla stagione invernale. La suddetta rinata attività d’onda dovrebbe assumere la sua massima espressione grossomodo intorno alla metà di febbraio, quando potrebbero verificarsi gli episodi invernali più importanti. In questo frangente non è da escludersi una maggiore capacità intrusiva dell’onda atlantica (hp delle Azzorre) verso il polo, con maggiore coinvolgimento del territorio italiano ed in generale delle aree più occidentali d’Europa.

 Figura n°6

 Fig. 6. La carta rappresenta una tipologia di schema simile a quello descritto in precedenza (vedi Fig.5.) ma con un onda atlantica (hp delle azzorre) moderatamente più intrusiva verso il polo ed dunque in grado di favorire una maggiore estensione delle correnti fredde verso le aree più occidentali.  Le anomalie si riferiscono alla quota geopotenziale di 500 hPa.

In conclusione vogliamo di nuovo ribadire quanto già espresso nelle battute iniziali, ovvero che le previsioni stagionali sono da considerarsi come l’elaborazione di un quadro di riferimento medio delle caratteristiche salienti della stagione invernale e dunque capaci di fornirci un’idea complessiva su quello che potrebbe riservarci l’inverno. Tuttavia la nostra previsione, grazie anche alla recente scoperta della corrispondenza tra pattern ottobrino e pattern invernale (OPI), ha potuto porsi come obiettivo non solo quello di cercare di inquadrare l’andamento medio della stagione invernale (ricordiamo che l’OPI “gode” del tasso di correlazione di gran lunga più alto tra tutti gli indici attualmente in circolazione), ma anche quello di fornire indicazioni molto più dettagliate in merito alle principali dinamiche del Vortice Polare sia in termini qualitativi (allocazione d’onda planetaria e quindi informazioni sulla qualità delle eventuali discese artiche) che in termini  temporali (a livello ovviamente generale). Pertanto quest’ultime informazioni di estremo dettaglio, che vanno ben al di là dei limiti oggettivi di una previsione stagionale effettuata con diversi mesi di anticipo, ci auguriamo possano essere recepite  ed interpretate nella maniera più corretta.

 

Riccardo Valente, Alessandro Pizzuti, Filippo Casciani e Andrea Zamboni

OPI – Reanalisi 1980-81 & 2011-12

Ciao ragazzi. Siamo alla seconda puntata della nostra rubrica di reanalisi condotta sulla base dell’indice OPI.

1980-1981

Questa questa volta tratteremo un altro anno che, seppur con modalità completamente diverse, è risultato molto produttivo (in alcune zone eccezionale) per il nostro paese: stagione 1980/1981.
Come l’altra volta, per gioco, facciamo finta di essere al 31 ottobre del 1980 e proviamo a tracciare una linea di tendenza per il successivo inverno sulla base del nuovo indice OPI e della nuova tecnica previsionale in generale.

Anzitutto il valore dell’OPI: esso chiude con un valore prossimo alla neutralità (-0,03). Le particolarità assoluta di questo mese di ottobre sono:
– asse molto inclinato. Addirittura l’asse si trova quasi sulla congiungente immaginaria tra le Aleutine e l’Islanda con le due onde principali molto traslate sui continenti ovvero l’onda 1 sul continente americano e l’onda 2 sull’Eurasia (praticamente una situazione opposta rispetto ad anni da AO– che vedono le due onde molto intrusive e piazzate esattamente in corrispondenza dei due oceani maggiori)

– fattore di ellitticizzazione comunque elevato nonostante l’asse fortemente inclinato;

Come al solito il pattern è ben visibile dalla carta di reanalisi delle anomalie geopotenziali a 500 hPa:

come si vede l’asse (linea nera), che costituisce un elemento di output del software “Telemappa Next Generation”, risulta molto inclinato e le due onde si trovano ovviamente in posizione ortogonale all’asse stesso. Quest’ultime si trovano situate, in maniera abbastanza “anomala”, in corrispondenza esatta dei due continenti. Inoltre dallo schema si deduce chiaramente la direttrice delle sortite meridiane del VP (vedi frecce celesti), conseguenza stessa della configurazione d’asse e delle due onde planetarie principali.
Come ben spiegato nella nostra ricerca, quando l’asse si trova così fortemente inclinato, il livello di intrusività delle onde non risulta mai significativo ed il VP mantiene comunque una maggiore stabilità nel tempo nonchè un certo livello di “unità/compattezza” (si escludono eventi stratosferici rilevanti in grado di condizionare a lungo il vortice alle quote inferiori (bassa stratosfera), come MMW di tipo split). Per le stesse ragioni non si possono riscontrare forti anomalie positive centrate sul polo (in assenza di intrusività d’onda), le quali nel nostro calcolo sono particolarmente rilevanti nel determinare il fattore di ellitticizzazione. Tutto questo per dire, che quando si ha a che fare con assi così fortemente inclinati, un valore debolmente negativo/neutro del fattore di ellitticizzazione (e dunque dell’OPI stesso) implicano comunque un decisa azione “plasmante” da parte delle onde in grado di reiterarsi a più riprese durante l’inverno. Infine, in virtù dell’ “anomala” configurazione d’onda, nonostante il pattern ottobrino si presenti molto buono, il tasso di incrementato d’innevamento alle “medio-basse” latitudini euroasiatiche risulta basso (SAI basso). Questo perché,come detto, il tasso di ellitticizzazione è buono ma l’elevata inclinazione d’asse fa si che i geopotenziali più bassi affondino direttamente in area pacifica (vedi anomalia fortemente negativa sulle aleutine), mentre in area siberiana è presente un campo di geopotenziali elevati (onda 2). Questo rimarcare ancora una volta che, poiché il SAI di Cohen è una grandezza derivata dal pattern stesso, nei casi particolari come questo in cui l’innevamento non riesce a replicare in maniera fedele il pattern, il SAI tende a soffrire parecchio a livello di correlazione. Questo discorso verrà meglio approfondito nel prossimo appuntamento, quando verrà trattata una stagione dalle caratteristiche simili ( a livello di inclinazione d’asse).

in base a quanto sin qui detto, la previsione per il prossimo inverno (inverno 1980-81) è la seguente:

– l’AO trimestrale complessivo si attesta intorno a valori neutrali. In base a ciò ed in considerazione del fatto che la configurazione sopra descritta (vedi immagine) si mantiene più o meno uniforme e stabile durante l’intero mese di ottobre (vedi quanto detto sopra) si dovrebbero escludere eventi significativi a livello stratosferico. In altre parole è probabile che durante l’intero trimestre l’AO oscilli costantemente intorno alla neutralità (senza grossi scossoni tra un mese e l’altro). Quindi le eventuali discese fredde connesse all’attività d’onda planetaria dovrebbero manifestarsi, a livello temporale, in maniera abbastanza uniforme, con maggiore preponderanza nella fase centrale dell’inverno (mediamente da fine dicembre fino alla metà di febbraio), fase per la quale l’OPI e la corrispondenza in generale tra pattern ottobrino e quello invernale è più forte.

-per quanto concerne le caratteristiche delle eventuali discese artiche, questa si desume perfettamente dallo schema del pattern ottobrino (vedi ancora figura precedente con particolare riferimento alle frecce celesti). In particolare, per quanto riguarda l’Europa occidentale, dallo schema si desume una direttrice fortemente settentrionale con discese molto dirette nord-sud (situazione senz’altro particolarmente favorevole all’Italia centro-meridionale versante adriatico). Inoltre dalla carta stessa si desume una forte attività polare sugli Stati Uniti Orientali.

Ora, poichè non siamo a fine ottobre 1980 bensì siamo nel 2013 vediamo poi come è stato l’inverno:
valore finale dell’AO medio vicino alla neutralità e pari a -0,18, senza alcun scossone di rilievo (su tutti i tre mesi l’AO si è mantenuta su valori prossimi alla neutralità). Per quanto concerne le sortite del VP verso le latitudini più basse, queste si sono manifestate sull’intero trimestre con particolare frequenza nella parte più centrale dell’inverno (mese di gennaio). Anche lo schema circolatorio emisferico da cui dipendeno le caratteristiche delle sortite artiche, si è mantenuto uniforme nel tempo ed incredibilmente simmetrico rispetto allo schema del mese di ottobre. Di seguito viene riportata una lunga serie di immagini (carte meteociel scaricabili dagli archivi ncep) in cui si evince appunto la stupefacente corrispondenza tra le schema (pattern) di ottobre e quello che ha contraddistinto il clima invernale successivo.

http://imageshack.us/a/img600/7972/pfm6.png
http://img818.imageshack.us/img818/5/6rfx.png
http://imageshack.us/a/img823/5177/zw9n.png
http://img34.imageshack.us/img34/2370/mhwg.png
http://imageshack.us/a/img844/5673/frjo.png
http://imageshack.us/a/img542/5708/c88t.png
http://img4.imageshack.us/img4/5962/ocm2.png

Anche in questo caso qualsiasi commento relativo alle fortissime similitudini/simmetrie tra le carte invernali e quella di ottobre, risulterebbe sicuramente vano e superfluo.

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2011 & 2012

Vediamo quale sarebbe stata, ad oggi, la nostra analisi al termine di ottobre sulla base del nostro nuovo approccio, facendo proprio finta che oggi siamo al 31 ottobre 2011:

Anzi tutto il valore dell’OPI: esso chiude con un valore pari a +0,72, che rappresenta un valore discretamente elevato. Valori superiori a +0.5/+0.6 implicano una preponderanza di AO + sul trimestre invernale, con probabile superamento della soglia NAM, o comunque con il l’avvento di un deciso raffreddamento a partire dagli altri strati (evento condizionante ESE cold) principalmente a cavallo tra fine novembre ed inizio dicembre (ci sono tuttavia casi che mostrano variazioni rispetto a questa tempistica). Ciò in termini di risvolti si traduce in un inverno prettamente mite e zonale nella sua fase centrale (metà dicembre-metà/fine gennaio). In questi frangenti, quindi, le uniche possibilità di avere un vortice disturbato (o meglio plasmato) dall’azione stazionaria d’onda planetaria, si hanno prevalentemente nella parte conclusiva dell’inverno (fine gennaio/febbario ) e a limite nella primissima fase (prima metà di dicembre, quando ancora il condizionamento da NAM+ non si è “propagato” alle quote inferiori).

Per ciò che concerne la tipologia delle “eventuali” sortite polari, come detto, si fà appunto riferimento al fatto che: “esiste una stretta corrispondenza tra il pattern medio ottobrino ed il modello circolatorio caratterizzante i singoli episodi più cruciali che si verificano nel corso dell’inverno successivo (ovvero in riferimento agli episodi “chiave” in cui si registra la massima attività d’onda planetaria per lo specifico inverno). Abbiamo detto poco sopra che questi episodi, in cui si sfrutta la similitudine, per quest’anno (2011-2012) potranno caratterizzare solo l’ultima parte dell’inverno o al più (in via attenuata) la primissima fase di dicembre.

A questo scopo adoperiamo le carte NOAA. Di seguito la carta delle anomalie di fine mese:

Da questa si desume uno schema particolarissimo, che vede il vortice fortemente inclinato (linea verde), un onda pacifica per nulla intrusiva sul polo ed al contrario un onda atlantica in una configurazione molto anomala in quanto distesa e molto ficcante lungo una direttrice fortemente inclinata con conseguente separazione di lobi del vortice a partire da est ed in movimento retrogrado verso l’Europa. Inoltre è da osservare quella pesante anomalia positiva proprio sulla siberia centrale, sintomo di un processo di innevamento debole e lento (soprattutto alle latitudini più basse, overo sotto il 60°) parallelo. La conseguenza è un SAI su livelli bassi, ennesima testimonianza di un vortice polare invernale prevalentemente compatto.

In definitiva le conclusioni per il prossimo inverno (2011-2012):

– possibile superamento della soglia NAM o comunque deciso raffreddamento (evento condizionante stile ESE cold) con AO medio decisamente positivo (oscillante intorno a 0.7 quindi con estrema probabilità compreso nel range +0.5/+0.9). Di conseguenza si prevede un inverno dominato, soprattutto nella fase più centrale (metà dicembre-fìne gennaio), da un regime prettamente zonale;

– Probabili sortite artiche nella primissima fase della stagione e soprattutto nell’ultima parte (febbraio). Visto il pattern di ottobre, tali sortite dovrebbero avere una matrice fortemente continentale (e dunque a carattere gelido), in virtù di un impianto che favorisce decise, nonchè basse, retrogressioni di lobi del VP direttamente dal comparto russo/siberiano.

Ora, poichè non siamo a fine ottobre 2011 bensì siamo nel 2013 vediamo poi come è stato l’inverno:

Valore finale dell’AO medio 0.66, con superamento della soglia NAM nella prima fase e deciso evento ESE cold in grado di condizionare l’inverno nella sua fase più centrale. A causa di una partenza precoce di tale raffreddamento, non si è verificato alcun evento di rilievo nella prima fase di dicembre. A quest’ultimo proposito, quando si ha a che fare con questi eventi ESE cold (ovvero con inverni da AO decisamente +), l’eventualità di un evento freddo nei primissimi giorni dell’inverno (prima della chiusura delle saracinesche a causa del condizionamento da NAM++), dipende appunto dall’esatto inizio della fase di raffreddamento stratosferico. L’esatta fase di inizio della fase di forte rafeddamento (di cui grazie all’OPI se ne sa già l’esistenza) si comincia a percepire verso metà novembre.

Gli episodi invernali, connessi ad un rallentamento del getto, si sono avuti solo nell’ultima parte dell’inverno, ovvero dopo l’esaurimento completo della fase condizionante NAM++. L’episodio focale, ovvero l’eisodio in cui si riscontra la massima attività d’oda planetaria, è proprio quello a cavallo tra fine gennaio/inizio febbraio. In questo frangente si è appunto assistito ad uno schema barico favorevolissimo a retrogressioni ripetute dal lontanissimo est, e con direttrice molto bassa. Questa la carta del 31 gennaio (prurtroppo non ho la possibilità di elaborare la carta media relativa all’intera fase, quindi prendo quella centrale):

ttv6

Qualsiasi commento relativo alle fortissime similitudini/simmetrie con la carta di ottobre, risulterebbe sicuramente vano e superfluo.

OPI – Reanalisi 1984-85

Come ben spiegato all’interno della ricerca, l’incremento di capacità intrusiva delle onde (e dunque della loro capacità di bilobare/splittare il VP) non cresce in modo lineare, ma diventa molto preponderante solo per bassissime inclinazioni del vortice (quando appunto si trova prossimo ad essere ortogonale alla congiungente immaginaria tra i due oceani maggiori). In queste condizione, per ragioni legate alla continuità di massa, l’onda riesce ad essere molto più efficace nell’interrompere la circolazione westerly e nell’introdurre grosse quantità  momento easterly all’interno della normale circolazione westerly del VP.

In merito a questi argomenti, parliamo dell’84 che fornisce una casistica molto utile per apprendere bene alcuni concetti, legati appunto alla questione “asse” del VP. La stagione invernale 1984-1985 presenta un evento dalla dinamica eccezionale quanto rara (mi riferisco in primo luogo alla dinamica emisferica e non ai risvolti europei); cerchiamo di capire in cosa risiede l'”eccezionalità” di tale dinamica e vediamo di capire se essa risultava prevedibile già ad ottobre…. Continue reading